[發明專利]用于確定關注界面的位置的方法和設備、以及發明的計算程序領域

有效

• 申請號: 201380072127.8
• 申請日: 2013-02-01
• 公開（公告）號: CN104969064B
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 阿托·沃歐迪萊依恩;P·拉科南;A·勒伊克恩
• 申請（專利權）人: 諾克索萊有限公司
• 主分類號: G01N27/22
• 分類號: G01N27/22;G01N27/24
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司72003
• 代理人: 章侃銥,張浴月

技術領域

本申請通常涉及監控液體或更一般而言任何可流動的材料流經或被存儲在管道、器皿、或容器中的工業過程。特別地，本發明涉及監控這種管道、器皿和容器的表面中的結垢(scaling)和/或損耗。

背景技術

污染物或所謂的結垢是在加工工業的許多不同應用中可能發生的眾所周知的問題。結垢，往往也稱為污垢(fouling)，一般指在用于引導或存儲可流動材料的管道、器皿、或其他容器的表面上不想要的材料的沉積或累積。

由于結垢的結果，在這種表面上形成額外的固體材料層。由此，對可流動材料存在時敞開的管道或其他容器內的自由體積(free volume)改變了。這會導致很多問題。例如，自由體積改變了的形狀引起對流體流動的干擾。至少，加工管道的自由內體積減小的橫截面積增大了通過管道的流阻。在極端情況下，該管可能被完全堵塞，從而使所討論的整個加工停止。一般地，結垢是加工工業的多個領域中的常見問題，引起顯著增加的操作成本和產量損失。

由于結垢而形成在加工裝備的表面上的材料必須被不停的去除。這可能是非常繁重的。特別是當額外材料是由烴類鍵合(hydrocarbon bonding)形成時，通過機械過程來去除通常是非常艱巨且極其困難的。作為機械去除的可替代選擇，對于各種結垢材料已經研發了不同的軟化劑和釋放劑。代替在之后去除所形成的結垢材料，通過防止結垢來主動地采取行動通常是更優選的。例如，不同的化學制品可以被用作與可流動的材料混合的阻垢劑以控制無機硬質垢的形成。使用這樣的化學制品降低了水垢形成的速率并且更改了水垢的結構使得它可以更容易被去除。在任何情況下，為了防止突發問題(例如由于加工管道不可預期的堵塞)，或者為了最優化使用阻垢劑，人們應該能夠及時地監控結垢情況和它的演變。

另一方面，在用于引導和/或存儲可流動材料的各種工業加工裝備中出現的另一個問題是管線和器皿的壁的損耗。損耗可能由于化學腐蝕性材料與加工裝備的表面起反應而發生，但也可能由例如包含在液體流中的沙子引起的簡單的機械磨損而發生。類似于結垢，損耗也可以改變加工裝備內的體積和流動條件，并且可能因此不利地影響加工。在極端情況下，貫穿管線或器皿的壁的損耗、以及作為結果可流動的材料突然排放至加工裝備的外部可能導致嚴重的事故和高經濟損失、以及甚至使人員受傷。因此類似于結垢，也應該連續地監控損耗。

損耗還可能與結垢同時發生。因此，具有能夠在線監控上述兩種現象的有效的解決方案將是非常有用的。

在先前技術中，例如使用基于攝像頭的技術(其中攝像頭被安裝在待分析的加工裝備中)、利用聲學(通常是超聲)方法、或者通過簡單的機械方法(其中特殊的智能測試對象被安裝在管道壁上)來監控或診斷結垢和/或管道壁損耗。例如，EP 2115452公開了通過發送聲信號至管道、測試從管道內部的材料界面反射的信號、以及將測量結果與來自已知的干凈管道的參考信號進行比較從而來測量螺旋卷式膜(spiral wound membrane)內結垢的設備和方法和具體示例。

超聲和測試對象技術實際上是點測量，嚴重地限制了技術的適用性。在基于攝像頭的技術中，加工會經常被打斷以執行實際的監控步驟。

當前，不存在檢測早期階段中結垢和損耗的可靠在線監控技術。特別地，不存在可以被用來監督上述兩個有害現象的有效的商業解決方案。

發明內容

本發明的目的是提供一種改善的方法、以及改善的設備用于確定工業過程中的結垢和/或損耗。本發明的目的還在于提供用于執行上述方法的新穎的計算機程序產品。

由權利要求1、8和15來描述本發明的特征。

本發明聚焦于一種用于確定位于目標域中、在可流動材料的自由體積與限制上述自由體積的固體材料之間關注界面的位置的方法。對關注界面進行定位的工業過程可以是可能存在結垢和/或損耗的任何種類的加工。這些種類的加工存在于例如石油生產和提煉、其他基于石油的工業、以及能源生產中，但不限于這些示例。

這里“可流動的材料”指在加工管道中或者在器皿或容器中可以流動的任何材料。這種材料可以是液體形式，但還可以包含或多或少的固體或氣體物質。

石油工業中水垢材料的示例是瀝青(bitumen)和瀝青質(asphaltene)以及一般術語“礦物結垢”所覆蓋的各種結垢材料。后者包括例如碳酸鈣和基于硫酸鈣化合物，基于硫酸鈣化合物包括例如石膏。在能源生產中，由于包含在燒水壺表面的水中的污垢物的沉積，可能發生結垢。可以形成燒水壺沉淀物的水污垢物包括例如鈣、鎂、鐵、鋁和二氧化硅。水垢通常形成為這些材料的鹽。